파라페닐렌디아민 (106-50-3) 물리적 및 화학적 특성
파라페닐렌디아민
산업용 조제 및 연구개발을 위한 특수 화학물질 및 고분자 제조에서 염료 중간체 및 시약으로 사용되는 1차 방향족 다이아민입니다.
| CAS Number | 106-50-3 |
| 계열 | 방향족 다이아민 / 페닐렌다이아민류 |
| 일반 형태 | 분말 또는 결정성 고체 |
| 일반 등급 | BP, EP, JP, Technical Grade, USP |
파라페닐렌디아민은 벤젠 계열의 1차 방향족 다이아민(구조적 분류: 파라페닐렌디아민류)입니다. 분자는 벤젠-1,4-디아민이며, 두 개의 대칭적으로 배치된 1번 및 4번 위치에 1차 아미노기가 있어 화학식은 C6H8N2이고 분자량은 108.14입니다. 파라 치환은 평면의 방향족 핵을 형성하여 비틀림 자유도를 제한(RotatableBondCount = 0)하고, 두 개의 수소결합 공여자와 두 개의 수용체를 가지며, 수용액 용해 및 막 분배를 조절하는 중간 정도의 위상극성 표면적(TPSA = 52)을 갖습니다. 자유염기는 일반 pH에서 중성이지만 쉽게 단양이온 및 이양이온 형태로 프로톤화되며; 이 결합산의 실측 \(\mathrm{p}K_a\) 값은 \(\mathrm{p}K_a = 6.2\)로, 프로톤화 상태와 염 형성은 용해도와 환경 내 거동에 큰 영향을 미칩니다.
전자적 특성으로는 중간 수준의 활성화 효과를 갖는 약한 방향족 염기입니다. 두 아미노 치환기의 자유 전자쌍은 방향족 고리와 공명하여 고리 위치의 친핵성을 증가시키고, 퀴논 및 퀴논-이미노로 산화 변환되는 경로를 제공합니다. 화합물은 공기 노출 시 산화되며(산화 생성물 색상은 보라색에서 검은색까지 다양), 라디칼 또는 효소 매개 전환을 통해 p-퀴논 종으로 변할 수 있습니다; 이러한 산화 생성물은 염색 작용 및 작업장 감작성 메커니즘에 관여합니다. 친지질성 지표는 낮으며(XLogP = -0.3; 실측 log Kow = -0.25), 이는 상당한 수용성에 부합하지만, 1차 아민 기능기는 전자친화체 및 산화제에 대한 반응성을 부여하고 조제를 위한 결정성 염 형성 능력을 제공합니다.
이 물질의 일반 상업적 등급에는 BP, EP, JP, Technical Grade, USP가 포함됩니다.
기본 물리적 특성
밀도
- 상대 밀도 (물 = 1): 1.1
- 물리 데이터 기반 설명: "1 이상 (물=1)"
정성적 설명: 결정성 고체로서 벌크 밀도는 입자 형태(플레이크, 판, 펠렛)에 따라 달라집니다. 고체 형태에서는 물보다 무겁고, 용액 밀도는 농도와 염 형태에 따라 변화합니다.
융점
실험적 보고값 (여러 출처): - 284 °F (NTP, 1992) - 145–147 °C - 139–147 °C - 295 °F
실용적 참고: 고체 샘플은 다형성을 보이며 산화 잔류물이 용융 거동을 변형시킬 수 있기 때문에, 보고된 융점 범위는 배치 및 처리 조건(샘플 순도, 수화물 또는 염 형태) 차이를 반영합니다.
끓는점
보고된 실험값: - 760 mmHg에서 513 °F (NTP, 1992) - 267 °C - 513 °F
운영 참고: 높은 온도에서 승화 및 분해가 일어나며, 열분해 및 산화 생성물로 인해 정제 시 증류는 일반적으로 사용되지 않습니다.
증기압
보고된 실험값: - 1 mmHg 미만 (NIOSH, 2024) - 0.005 [mmHg] - 21 °C에서 <1 mmHg (기술 제품) - 100 °C에서 증기압, Pa: 144
해석: 상온에서 증기압은 매우 낮으며 취급 조건 하에서 휘발성은 무시할 수 있지만, 대기 중 라디칼에 의한 증기상 분해는 환경 거동에 중요할 수 있습니다.
인화점
보고된 실험값: - 311 °F (NTP, 1992) - 156 °C 개방컵 - 312 °F
화재 안전 참고: 강한 인화성보다는 가연성으로 분류되며, 특히 폭발성 분진/공기 혼합물을 형성할 수 있는 미분말 형태의 경우, 점화원 최소화가 필요합니다.
화학적 특성
용해도 및 상 거동
보고된 용해도 데이터: - 75 °F에서 4 % (NIOSH, 2024) - 25 °C에서 물에 대한 용해도, g/100 mL: 4 - 물 용해도 = 38,000 ppm - 알코올, 클로로포름, 에터에 용해; 가열 시 벤젠에 용해; 냉수 100 부피에 용해 (복수의 역사적 보고)
거동 요약: 파라페닐렌디아민은 자유 염기 형태에서 물에 중간 정도 용해되며, 양성자화된 염으로 전환 시 용해도가 크게 증가합니다. 용매 의존적 용해도 특성을 보이며, 극성 유기 용매(알코올) 및 가열 시 비극성 용매에도 상당한 용해도를 가집니다. 염 형성(염산염, 황산염, 단옥살산염 등)은 조제 및 피부 흡수 조절을 위한 수성 용해도 향상의 표준 방법입니다. \(\mathrm{p}K_a = 6.2\)의 측정값은 약산성 pH에서 상당한 프로톤화가 일어나 액상-고상 평형과 분배 거동에 영향을 미침을 나타냅니다.
반응성 및 안정성
안정성 및 반응성 관찰: - 공기 노출 시 산화됨; "공기 중 방치 시 보라색 및 검은색으로 산화됨." - 산화제와 쉽게 반응하며, 강산화제 접촉 시 화재 및 폭발 위험 있음. - 이소시아네이트, 할로겐화 유기물, 과산화물, 페놀(산성), 에폭사이드, 산무수물, 산 할라이드와는 부적합할 수 있음. - 분해 시 유독 가스 및 증기(질소 산화물, 일산화탄소) 방출; 분해 열로 매캐한 연기 및 자극성 증기 발생. - 자동 발화 온도: 400 °C
실용적 함의: 장기 안정성 보존을 위해 불활성 분위기 또는 차광 상태로 보관할 것; 산화제 및 강 전자친화물은 피할 것. 미분말은 분진 폭발 및 산화 촉진 위험을 증가시킴.
열역학 데이터
표준 엔탈피 및 열용량
본 데이터 범위 내에서 실험적으로 확립된 값이 제공되지 않습니다.
(공급된 실험 데이터셋에는 정량적 표준 생성 엔탈피 및 열용량이 보고되지 않았으며, 공정 설계용 열 데이터 선택은 프로젝트별 측정값 또는 검증된 문헌 열화학 자료집에 의존해야 합니다.)
분자 파라미터
분자량 및 화학식
- 분자식: C6H8N2
- 분자량: 108.14
- 정확 질량/단일 동위원소 질량: 108.068748264
이 값들은 중성 자유염기에 해당하며, 염 형태(염산염, 황산염 등)는 공식 단위당 분자량을 변경합니다.
LogP 및 극성
- XLogP: -0.3
- log Kow (보고): -0.25
- 위상극성표면적 (TPSA): 52
- 수소결합 공여자: 2
- 수소결합 수용체: 2
해석: 방향족 화합물임에도 불구하고 낮은 친지질성(음의 logP)과 상당한 극성 조합을 보입니다. 낮은 logP 및 두 개의 1차 아민으로 인해 상당한 수용성과 제한된 생체 축적 가능성을 가지지만, 프로톤화된 종의 분배 및 피부 흡수는 조제 및 노출 조건에 따라 달라집니다.
구조적 특징
- SMILES: C1=CC(=CC=C1N)N
반응성 영향: 파라-디아미노 모티프는 높은 친핵성과 퀴논/퀴논-이민 종으로의 용이한 산화를 부여하며, 이는 염색 메커니즘의 기초가 되고 접촉 감작에 기여한다.
식별자 및 동의어
등록 번호 및 코드
- CAS: 106-50-3
- EC (EINECS) 번호: 203-404-7
- UN 번호: 1673
- UN/NA 운송 설명: UN 1673; Phenylenediamines
- UN 위험 등급: 6.1 (보고된 바에 따름)
- InChIKey: CBCKQZAAMUWICA-UHFFFAOYSA-N
- InChI: InChI=1S/C6H8N2/c7-5-1-2-6(8)4-3-5/h1-4H,7-8H2
- SMILES: C1=CC(=CC=C1N)N
- UNII: U770QIT64J
- ChEBI: CHEBI:51403
- ChEMBL: CHEMBL403741
- DrugBank: DB14141
- RTECS: SS8050000
동의어 및 구조적 명칭
기술 문헌에서 보고된 주요 동의어는 다음과 같다: - benzene-1,4-diamine - 1,4-phenylenediamine - para-phenylenediamine - p-phenylenediamine - paraphenylenediamine - 4-phenylenediamine - p-diaminobenzene - 4-aminoaniline - Orsin - "black henna" (염모제 관련 맥락에서 사용되는 용어)
(상업 및 문헌 출처에서는 더 넓은 범위의 상업명 및 명명자가 사용될 수 있으며, 특정 명칭 선택은 규제 및 조달 문서와 일치해야 한다.)
산업 및 상업적 용도
대표적 사용처 및 산업 부문
- 주요 산업적 역할: 염료 중간체 및 산화 염료 (영구 염모제, 모피 염료), 사진 현상제, 항산화제 및 고무 가황 촉진제 제조용 중간체.
- 화학 중간체 사용: 아라미드 섬유 합성 (예: 고성능 폴리아미드/다이이소시아네이트 전구체), 아조 및 기타 염료 생산 경로.
- 제형 사용: 염모제 제형 구성 성분 (감작 주의 필요), 현상제 및 염료 시스템용 산화 기반제.
- 산업 부문: 섬유 염색 및 후처리, 가죽 가공, 사진 화학, 고무 배합, 특수 화학 중간재, 화장품/개인 위생 용품 (제한적 사용 및 규제 라벨링 적용).
시장 및 공정 참고: 높은 생산량은 광범위한 화학 중간체 사용을 반영하며, 염료 및 섬유 제조, 염색 작업, 제형 시설에서 직업적 노출이 발생할 수 있다.
합성 또는 제형 내 역할
- 친핵성 결합 파트너로 작용하며 산화적으로 반응성 퀴논 종으로 전환되어 착색 산화 생성물을 형성하는 데 사용된다 (영구 산화 염모제와 특정 사진 현상제 화학의 기초).
- N,N'-이치환 파라-페닐렌디아민, 휘발유 및 고무용 항산화제, 탄성체 화학의 가황 촉진제 전구체로 사용됨.
- 염산염, 황산염, 단옥살레이트염 등의 염은 수용성 및 안정성 제어에 사용되며, 제품 성능과 안전을 위한 규격 및 불순물 관리(예: 오르토-페닐렌디아민 함량, 금속 오염)가 중요하다.
안전 및 취급 개요
급성 및 직업성 독성
주요 독성 및 노출 데이터: - 보고된 급성 경구/흡입/피부 위험: GHS 위험 문구에는 H301(섭취 시 독성), H311(피부 접촉 시 독성), H331(흡입 시 독성), H317(알레르기 피부 반응 유발 가능), H319(심각한 눈 자극 유발), 수생독성 문구(H400/H410) 포함. - LC50 (쥐, 흡입): 920 mg/m3/4시간 - 보고된 LD/LDLo 값: LDLo 쥐 경구 100 mg/kg; LDLo 쥐 복강 주사 50 mg/kg; LDLo 쥐 피하 주사 170 mg/kg; LD50 개 정맥 주사 17 mg/kg - 직업적 노출 한계: - 허용 노출 한도 (PEL-TWA 8시간): \(\,0.1\,\mathrm{mg}\,\mathrm{m}^{-3}\) (피부 지정) - 권장 노출 한도 (REL-TWA): \(\,0.1\,\mathrm{mg}\,\mathrm{m}^{-3}\) (피부) - 임계 한계값 (TLV-TWA): \(\,0.1\,\mathrm{mg}\,\mathrm{m}^{-3}\) - 생명 또는 건강에 즉각적 위험 (IDLH): 25 mg/m3
위험 요약 및 직업적 고려사항: 파라-페닐렌디아민은 강력한 피부 및 호흡기 감작제로, 알레르기 접촉 피부염, 천식 및 피부 흡수 후 또는 고농도 급성 노출 시 전신 영향을 유발할 수 있다. 감작된 개인은 매우 낮은 공기 중 또는 피부 농도에도 반응할 수 있다. 노출 작업자에 대한 의학적 감시(피부 검사, 필요 시 간 기능 검사)가 권장된다. 적절한 개인 보호구 및 공학적 제어가 노출 예방에 필수적이다.
저장 및 취급 시 고려사항
- 저장: 용기를 밀폐하고 빛으로부터 보호하며 강력 산화제, 산 및 부적합 물질과 분리 보관. 서늘하고 통풍이 잘 되는 장소 저장 권장.
- 취급 제어: 국소 배기 환기 및 폐쇄 시스템 사용 권장; 가연성 분진의 발화원 제거; 폭발 위험 회피를 위한 분진 발생 제어.
- 개인 보호구: 불침투성 장갑, 눈/얼굴 보호구 및 피부 접촉 방지용 보호복; 작업장 공기 중 농도가 직업적 한계를 초과할 우려가 있을 때 호흡 보호구 착용(확립된 호흡기 보호 지침 및 노출 시나리오에 따라 선택).
- 누출 및 방출 시: 분진 확산 방지; 적절히 습윤 처리하여 분진 최소화; 적합한 용기에 수거; 수계로의 방출 방지. 가연성 물질(예: 톱밥) 사용 금지.
- 응급 처치 기본: 흡입 시 신선한 공기로 이동하고 의학적 조치 요망. 피부 접촉 시 비누와 물로 최소 15분 이상 세척 후 오염된 의복 제거. 눈 접촉 시 20~30분간 세척 후 치료받을 것. 섭취 시 구토 유발 금지; 즉시 의료 조치 및 현지 임상 지침 따를 것.
규제 및 긴급 참고: 물질은 운송용 분류 대상이며 위험물 프로토콜과 연계됨(보고된 UN 1673); 포장 및 운송은 해당 규정을 준수해야 한다. 상세한 위험, 운송 및 규제 정보는 제품별 안전보건자료(SDS)와 지역 법규를 참조 바람.
